Denne rapporten er det endelige produktet av forprosjektet «Sporedannende bakterier.
Utfordringer for mjølkekvalitet, fôrkvalitet og dyrehelse». Prosjektet har vært et
samarbeid mellom Bioforsk (prosjektledelse), Institutt for Husdyr- og Akvakulturvitenskap ved Universitetet for Miljø og Biovitenskap, Institutt produksjonsdyrmedisin og Institutt for Mattrygghet og infeksjonsbiologi ved Norges Veterinærhøgskole, samt TINE SA. Regionalt forskningsfond Midt og TINE SA har stått for finansieringa.
Prosjektets overordna mål var å: «Framskaffe ny kunnskap om sporedannende bakterier som årsak til sjukdom hos dyr og kvalitetsfeil på fôr og mjølk, samt vurdere behovet for ny forsking på området».
Rapporten er i hovedsak resultat av litteraturstudium. I tillegg har Toril Lindbäck
gjennomført en metodeutprøving for direkte bestemmelse av sporer ved hjelp av PCR ved Norges veterinærhøgskole. Som en del av Tine’s egeninnstats i prosjektet har Ingunn Schei gjort statistiske beregninger på et datamateriale som var samla inn med tanke på å
studere sammenhenger mellom kjemiske analyser og hygieneanalyser i fôr, mens Kari Marie Njaastad var på studiebesøk hos Eurofins’ Laboratorium i Linkjöping.
Stjørdal/Oslo/Ås 7. februar 2013.
Astrid Johansen (prosjektleder) Maria Stokstad Åshild Randby
Toril Lindbäck Kari Marie Njaastad
2
Forfatter. Bioforsk Rapport vol. X nr. YY 200Z
4.1 Kvalitetsforringelse av mjølk ... 8
4.2 Sjukdomsrisiko/utbredelse ... 10
5. Sporedannere med betydning for mjølkekvalitet, fôrkvalitet og dyrehelse ... 12
5.1 Hva er en spore og hvordan oppstår den? ... 12
5.1.1 Sporulering ... 13
5.1.2 Germinering ... 14
5.2 Faktorer som påvirker vekst hos noen sporedannere ... 15
5.3 Anaerobe sporedannere ... 16
5.3.1 Sjukdomsframkallende/patogene, anaerobe sporedannere ... 16
5.3.2 Anaerobe sporer som forårsaker kvalitetsproblemer i fôr og mjølk ... 28
5.4 Aerobe sporedannere ... 30
6. Diagnostikk og analysemetoder ... 34
6.1 «Tradisjonelle» metoder ... 34
6.1.1 Platespredning ... 34
6.1.2 Most Probable Number (MPN) ... 35
6.1.3 Toksinpåvising ... 41
6.1.4 Andre metoder ... 42
6.2 DNA-baserte metoder ... 42
6.2.1 PCR (polymerase chain reaction) ... 42
6.2.2 Real time PCR (RT-PCR) ... 43
6.2.3 PCR på sporer ... 43
6.3 Sammenheng mellom sporeinnhold og fermenteringskvalitet i fôr ? ... 45
7. Kontaminering av mjølk og fôr ... 47
7.1 Kontaminering av mjølk ... 47
7.1.1 Spesielle utfordringer i fjøs med mjølkerobot ... 49
7.2 Kontaminering av planter og surfôr ... 50
7.2.1 Sporer og sporedannere på stående planter ... 50
7.2.2 Sporer og sporedannere i jord ... 51
7.2.3 Sporer og sporedannere i husdyrgjødsel ... 53
7.2.4 Spredning av husdyrgjødsel på eng ... 54
7.2.5 Husdyrgjødsel på beite ... 58
7.2.6 Slått, fortørking og innhøsting ... 58
7.3 Sporeinnhold i andre fôrslag enn gras og surfôr ... 59
8. Risikofaktorer for oppformering av sporedannende bakterier under ensilering, lagring og utfôring ... 60
8.1 Årsaker i ensileringsarbeidet til at sporer oppformeres i surfôr ... 60
8.1.1 Tempo i silolegginga (kapasitet på høsteredskapen i forhold til silostørrelse) ... 60
8.1.2 Komprimering av grasmassen ... 60
8.1.3 Plastkvalitet og plastmengde for tetting av surfôrsiloer og -baller ... 62
8.1.4 Bruk av ensileringsmidler ... 62
8.2 Årsaker til oppformering av sporer i surfôr under uttak og ved fôring ... 64
8.2.1 Varmgang ved åpning (surfôrets aerobe stabilitet) ... 64
8.2.2 Kvalitet på plastdekket og aerob stabilitet ... 65
8.2.3 Uttakshastighet og aerob stabilitet ... 66
8.2.4 Effekt av ensileringsmidler på aerob stabilitet ... 66
4
8.2.5 Oppformering av sporer i forbindelse med fôring ... 67
9. Kunnskapsmangler - framtidige forskningsoppgaver ... 68
9.1 Dyrehelse ... 68
9.2 Analyser og prøvebehandling ... 68
9.3 Kontaminering og framvekst av sporer i fôr ... 69
10. Litteraturliste ... 71
Forfatter. Bioforsk Rapport vol. X nr. YY 200Z 5
3. Oppsummering
Rapportens innhold oppsummeres i henhold til sju formulerte delmål i prosjektsøknaden:
1. Kartlegge forekomst av sporedannende bakterier og skadepotensiale både med hensyn til storfehelse og kvalitetsfeil på fôr og mjølk.
- Miltbrannemfysem forårsaka av C.chauvoei er i dag den mest tapsbringende
klostridiesjukdommen på storfe i Norge. Sjukdommen øker både i antall utbrudd og geografisk utbredelse. For perioden 1998-2010 var det 278 registrerte tilfeller i kukontrollen og over 4500 dyr ble vaksinert mot sjukdommen. Rasktvoksende dyr mellom ½ og 2 år blir oftest ramma. Sjukdommen er som regel dødelig.
- Miltbrann, foråsaka av B.anthracis er den sjukdommen som betyr mest i et globalt perspektiv og som har potensial til å gi mest negativ effekt for landbruksnæringa og samfunnet for øvrig ettersom sjukdommen, som er dødelig, er en zoonose. Det siste kjente tilfellet i Norge var i 1993, mens Sverige hadde utbrudd så seint som i 2011.
Forekomsten av tilfeller bakover i tid og hvor dyrekadaver fra smitta dyr er gravlagt er ikke systematisk kartlagt i Norge.
- Smørsyreproduserende klostridier representerer det største skadepotensialet både med hensyn til fôrkvalitet og mjølkekvalitet. C.tyrobutyricum er den arten som forekommer i størst antall både i fôr og mjølk (ca 70 %) og som dermed forårsaker størst skade. Det er indikasjoner på at problemene med høye sporetall i Norge er større i økologiske besetninger enn i konvensjonelle, og mer utbredt i besetninger med mjølkerobot enn i besetninger med tradisjonelle mjølkingssystemer.
- Surfôr synes å være den viktigste kontamineringskilden for C.tyrobutyricum til mjølk.
Surfôr med > 5 log10 CFU/g bør ikke brukes i mjølkekubesetninger, og det kreves ekstraordinære tiltak i fjøset for å unngå sporer i mjølka dersom surfôret inneholder 3-5 log10 CFU/g. Det er indikasjoner på at om lag ¼ av surfôret fra norske
mjølkekubesetninger inneholder > 2,5 log10 CFU/g sporer av denne bakterien.
- B.cereus kan forårsake søtkoagulering av alle konsummjølkprodukter. Kildene er rester av jord på jur og spener (spesielt ved beitedrift) og fôr.
- Det finnes ingen dokumentasjon på hvor vidt C.chauvoei forefinnes og eventuelt er i stand til å germinere og vokse i surfôr, strø og/eller talle.
2. Beskrive bakterienes genetikk og økologi, samt faktorer som påvirker sporulering, germinering, formering og resporulering under ulike forhold
- Med noen få unntak er det forskjellige arter som forårsaker henholdsvis sjukdom på dyr og kvalitetsfeil på fôr og mjølk.
- Sporer er ekstremt resistente mot UV-stråling, uttørking, høye og lav temperaturer og kjemiske desinfeksjonsmidler. Til tross for mange likhetstrekk, er det betydelige forskjeller mellom artene m.h.t. hvilke faktorer som initierer sporulering, germinering og vekst. Nesten alle studier av disse prosessene er gjort i laboratoriemedier.
- Jord har vært regna som det naturlige habitatet for både klostridier og baciller, men nye studier gir indikasjoner på at fordøyelseskanalen hos dyr og insekter kan være bacillenes naturlige habitat og at jorda fungerer som et reservoir.
-
3. Evaluere ulike analysemetoder for diagnostikk, inkludert kvantitativ og kvalitativ bestemmelse av sporedannende bakterier i prøver fra dyr, fôr, gjødsel og mjølk
6
- C.chauvoei kan diagnostiseres gjennom påvising av toksiner ved hjelp av PCR (Polymerase Chain Reaction).
- Utsæd på agarskåler etter oppvarming, germinering og fjerning av vegetative bakterier er den mest nøyaktige metoden for kvantifisering av alle typer sporer. Artene kan deretter artsbestemmes, om nødvendig ved hjelp av DNA-basert metoder eller f.eks.
påvising av artsspesifikke enzymer.
- S.k. MPN-metoder gir mulighet til mer eller mindre nøyaktig kvantifisering av sporer fra C.tyrobutyricum i både mjølk, fôr og gjødsel. Metoden er basert på påvising av gassproduksjon og eventuelt fargeomslag i et varierende antall rør. Valg av medium i røra synes å kunne ha vesentlig innflytelse på presisjonsnivået som også kan økes gjennom å øke antallet rør. Potensielle feilkilder knytta til metoden kan være større ved analyser av fôr enn mjølk.
- Korrelasjonen mellom innholdet av sporer og fermenteringsprodukter i surfôr er svak.
4. Klarlegge årsakene til at fôr kontamineres med bakteriesporer
- Jord er den viktigste kontamineringskilden for sporer (både aerobe og anaerobe) i surfôret. Kontamineringa skjer mens plantene vokser, eller i forbindelse med
innhøstinga. Dokumentasjonen på hvor vidt ulike jordtyper, jordegenskaper og/eller plantearter har betydning for kontamineringsrisikoen er mangelfull og/eller
fraværende.
- Kvantifisering av sporeinnholdet i jord synes ikke å være egna som grunnlag for risikovurdering m.h.t. mjølkekvalitet, men er aktuelt og etterspurt som grunnlag for risikovurdering i forhold til både miltbrannemfysem og miltbrann.
- Husdyrgjødsel og dødt plantemateriale er andre kontamineringskilder. Risikoen ved å spre husdyrgjødsel på eng varierer. Tørrgjødsel gir stor risiko, men brukes i lite omfang på eng i Norge. Risikoen ved spredning av blautgjødsel varierer tilsynelatende med gjødseltype, mengde og spredemetode. Ved bruk av moderate mengder med
vanninnblanda gjødsla som spres i god tid før høsting synes risikoen å være liten. Med bruk av nedfellingsutstyr framstår risikoen som minimal.
- Ekstra nedbør/kunstig vanning og/eller høy stubbehøgde har i vitenskapelige
undersøkelser ikke gitt målbar reduksjon i surfôrets innhold av sporer. Dette til tross for at det i andre sammenhenger er påvist høyere sporetall nederst på plantene enn lenger opp.
- Det er indikasjoner på at bruk av vende- og samlerive i forbindelse med fortørking av gras kan øke risikoen for at jord og dødt plantemateriale blir med inn i siloen.
5. Identifisere risikofaktorer for at sporer i avlingen oppformeres under ensilering, lagring og utfôring.
- Fortørking og bruk av syrepreparat ved konservering av gras reduserer sterkt risikoen for at sporer germinerer og oppformeres i surfôret under den anaerobe surfôrgjæringa.
- Ujamn komprimering av grasmassen i plansiloer er vanlig og utgjør et alvorlig problem for surfôrkvaliteten. Dette skyldes oppformering av anaerobe og aerobe sporedannende bakterier i forbindelse med lufttilgang og varmgang ved åpning av store plansiloer med dårlig komprimerte partier.
- Produksjon av fullfôr er et omfattende hygienisk problem. Dette skyldes at fôr med ulik hygienisk kvalitet blandes under tilgang på luft, og at fullfôrmiksen deretter ofte lagres noen tid i fôrsentral og på fôrbrett. Problemet forverres betydelig ved at rester av gammelt fullfôr i blanderen ofte infiserer neste batch. Problemer knyttet til fullfôr kan ha relevans også sett i forhold til økende forekomst av sjukdommer forårsaka av
sporedannende bakterier.
-
Forfatter. Bioforsk Rapport vol. X nr. YY 200Z 7
6. Implementere ny kunnskap i praktisk rådgiving
- Vil iverksettes av TINE etter at rapporten fra prosjektet nå er ferdigstilt.
7. Konkretisere behov for ny kunnskap som vil kreve forskningsinnsats
- Det er store kunnskapsmangler knytta til hele epidemiologien for miltbrannemfysem.
Økt kompetanse på C.chauvoei er nødvendig for å kunne gi gode praktiske råd for forebyggende tiltak. Metodeutvikling for mer effektiv påvising/diagnostisering og kvantifisering av sporer av C.chauvoei er avgjørende i denne kunnskapsutviklinga - Ny/utvida kunnskap om i hvilken grad klima og jordforhold samt botanisk
sammensetning av enga har innvirkning på risikoen for at plantematerialet kontamineres med sporer under vekst og innhøsting.
- Kartlegge hvilke silo- og surfôrtyper i Norge som representerer den største risikoen med tanke på høyt sporeinnhold i fôr og mjølk, samt om oppformering av sporer i størst grad skjer i den anaerobe eller aerobe fasen
- Undersøke i hvilken grad bruk av fullfôr påvirker sporeinnholdet i fôr og mjølk i Norge, og hvilke tiltak som effektivt kan redusere smittepresset.
8
4. Bakgrunn
4.1 Kvalitetsforringelse av mjølk
For TINE er det avgjørende at mjølka til en hver tid er av best mulig
kvalitet. I perioden 2006 til 2010 har det imidlertid vært en nedgang i andelen elitemjølk.
Nedgangen skyldes endring i flere kvalitetsvariabler, men nedgangen har vært størst for kvalitetskriteriene ”sporer” og ”frie fettsyrer”. Andelen av mjølka som ble klassifisert som Elite/1. klasse for sporer gikk ned fra 97,4 til 96,5 % i perioden 2006 til 2010 (Figur 4.1). I samme periode gikk andelen 3.klassemjølk (høgt sporetall i siste og de fire foregående måneder) også ned fra 0,6 til 0,56 % (Figur 4.2).
Figur 4.1 Utvikling i andel elitemjølk 2006-2010 (Ingrid Haug, TINE pers.med.)
Figur 4.2. Andel leveranser i 3.klasse som følge av høgt sporeinnhold. Utvikling i perioden 2003-2010 i de ulike regionselskapene og for landet sett under ett.
Forfatter. Bioforsk Rapport vol. X nr. YY 200Z 9
Til tross for den positive, nedadgående trenden på 3.klasser på landsbasis, var
svingningene fra år til år betydelige for de enkelte regionselskapene (Figur 4.2). TINE Nord hadde i gjennomsnitt for perioden høgere andel 3.klasse-leveranser (0,86 %) enn
landsgjennomsnittet (0,71 %), mens TINE Midt og TINE Vest hadde lågere andel (hhv 0,64 % og 0,69 %).
Høge sporeverdier forekommer noe oftere i besetninger med AMS (automatisk
mjølkesystem) enn i besetninger med tradisjonelle mjølkesystemer (Figur 4.3, Haug &
Rønningen 2010). Variasjon i forhold til besetningsstørrelse er ikke entydig. Videre var det i 2010 dobbelt så mange høge (anaerobe) sporeanalyser på de norske øko-brukene som på de konvensjonelle (Figur 4.4, Ingrid Haug, pers.medd.).
Figur 4.3 Andel (%) bruk med høge sporetall i mjølk ved tradisjonell drift og med mjølkerobot (AMS). Tallene er fra 2009 (Haug & Rønningen 2010).
Figur 4.4. Andel (%) økologoske og konvensjonelle produsenter med høge sporetall i perioden 2006-2007.
I 2008 ble de aerobe sporeanalysene fjernet fra kvalitetsbetalingsregelverket til TINE.
Begrunnelsen var at man anså aerobe sporer på gårdstanknivå å være et lite problem og mente det var riktigere å prioritere anaerobe analyser i stedet. Noen år tidligere hadde
0 2 4 6 8 10 12
<100 100-200 200-300 300-400 >400
Bruk med høge sporetall (%)
Størrelsesgruppe etter kvote, i 1000 liter
Tradisjonell AMS
0 5 10 15 20 25
2006 2007 2008 2009 2010
% produsenter med høge sporetall
økobruk
konvensjonelle bruk
10
det i en rapport fra Svensk Mjölk blitt slått fast at aerobe sporer i første rekke var et
«sommerproblem» (Svensson et al. 2000). I studien som lå til grunn for denne rapporten framgikk imidlertid også at det var store variasjoner i konsentrasjonen av B.cereus-sporer gjennom sommeren og at det var betydelige geografiske forskjeller og forskjeller mellom industrianlegg.
I tida som har gått etterpå har imidlertid TINE/meieriindustrien kommet til at aerobe sporer likevel bør inngå som et kriterium for kvalitetbetalinga, blant anna fordi det kan være problemer med søtkoagulering av alle konsummjølkprodukter. Aerobe sporeanalyser ble derfor gjeninnført i 2012. Samtidig med gjeninnføringa av de aerobe sporeanalysene ble også rutinene og opplegget rundt de anaerobe sporeanalysene endra. Mens det tidligere ble tatt tre sporeanalyser årlig av samtlige produsenter, blir nå alle tankbiler screenet på anaerobe sporer 11 ganger per år, og aerobe sporer fem ganger per år. Hvis en tankbil har høgt nivå, testes alle leverandører på ruta ved neste prøveuttak. Produsenter med høge sporetall, følges opp med ny analyse påfølgende måned inntil sporetallene igjen er innafor kravet til 1.klassemelk.
Mikrofiltrering og baktofugering i ysteriene fjerner 97-99 % av C.tyrobutyricum-sporene, men filtrering er kostbart. Dessuten er det alene ikke nok til å redusere sporeinnholdet tilstrekkelig. For den enkelte produsent kan i verste fall nedklassing av melka på grunn av høgt sporetall føre til at utbetalingsprisen reduseres med ca 25 % (pr. i dag kr 0,90/liter).
Med stadig større besetninger blir det avgjørende for økonomien for hver enkelt leverandør å sikre førsteklasses kvalitet på melka.
4.2 Sjukdomsrisiko/utbredelse
Sporedannende bakterier med toksinproduksjon er årsak til en lang rekke velkjente og mindre kjente sjukdommer hos mange dyrearter, også hos storfe. De mest kjente inkluderer miltbrann, miltbrannsemfysem, botulisme og tetatus (stivkrampe). En del av disse representerer betydelige tap for storfenæringa, og flere har potensiale til å gi større utbrudd og mer vidtrekkende konsekvenser. Flere er zoonoser (i.e. smitter mellom dyr og mennesker).
I de seinere åra har forekomsten av miltbrannsemfysem økt, i både antall og geografisk utbredelse i Norge. I tillegg har sjukdommen begynt å opptre under andre forhold enn tidligere. Dette indikerer at forekomsten og årsaksforholdene er i endring, og dette har vært satt i i sammenheng med endringer i driftsformene. Kjennskap til store problemer i nye områder har gitt økt fokus på sjukdommen i veterinærmiljøene. I 2010 døde over 70 slakteokser i et utbrudd på Hadeland. Etter dette ble det både fra produsenter,
Mattilsynet og andre aktører etterlyst mer kunnskap rundt denne sjukdommen. Dette var den direkte årsaken til at Storfehelsetjenesten ønsket forskingsaktivitet på området, og det ble tatt initiativ i Tine til å samordne dette med tilsvarende fokus på sporedannere som årsak til kvalitetsproblem på mjølk og fôr.
Generelt regnes sjukdommer forårsaket av klostridier og baciller hos storfe som sporadisk forekommende. Antall tilfeller er ukjent fordi diagnostikk er utfordrende og
helseregistreringer mangelfulle. Mange av bakteriene er vanlig forekommende, og man er
Forfatter. Bioforsk Rapport vol. X nr. YY 200Z 11
derfor avhengig av påvist toksinproduksjon eller kvantifisering for å stille diagnose. På kadavre får man oppvekst av klostridier post-mortelt, noe som ytterligere vanskeliggjør diagnose. Mange av sjukdommene har så raskt og dramatisk sjukdomsforløp at man oftest ikke kommer til før dyret er dødt, og det blir registrert som sjøldød. Miltbrannsemfysem har egen kode i helsekortordningen. I tillegg eksisterer også en kode for
«klostridiesjukdommer unntatt 151». Denne er imidlertid lite kjent av veterinærene, og brukes svært sjelden.
Sporesjukdommene har stor betydning når de opptrer, da de gir høg dødelighet og er vanskelige å behandle. Økonomiske konskvenser for produsenter som rammes er betydelige. Det er smertefulle sjukdommer for dyra. Klostrider og baciller er generelt følsomme for penicillin, men prognosen er likevel svært dårlig fordi toksiner som regel er til stede før behandling er igangsatt. Siden patogene klostridier finnes i jord og i
tarmkanalen hos friske dyr er utryddelse av bakteriene er ikke aktuelt. Kontroll av
infeksjonene må skje ved ulike forebyggende tiltak. All sau i Norge vaksineres regelmessig med en multivaksine mot en rekke klostridiearter. I enkelte områder brukes samme vaksine til storfe. Andre tiltak er endra driftsrutiner eller endra beitebruk. Alle disse tiltakene har betydelige kostnader. Det er derfor etterspurt bedre dokumenterte faglige råd om nytteverdien og praktisk gjennomføring av forebyggende tiltak.
12
5. Sporedannere med betydning for
mjølkekvalitet, fôrkvalitet og dyrehelse
De to viktigste slektene av sporedannende bakterier er Bacillus og Clostridium.
Figur 5.1.Tverrsnitt av en spore (www.micro.cornell.edu)
5.1 Hva er en spore og hvordan oppstår den?
Sporer (av gresk ord for sæd) brukes som betegnelse på formeringsenheter hos mange organismer. Hos bakterier brukes begrepet spore som en betegnelse på svært
motstandsdyktige hvilestadier som eksisterer hos noen bakteriearter. Det dannes bare en spore av hver bakterie, så disse sporene er ikke formeringsorganer, men holder bakterien i live under ugunstige ytre forhold. Sporen dannes inne i bakterien, og kalles derfor ofte en endospore, som også skiller bakteriesporer fra andre typer sporer i biologien. I dette dokumentet brukes begrepet spore om endospore.
Sporer er ekstremt resistente mot UV-stråling, uttørking, høge temperaturer, låge
temperaturer og kjemiske desinfeksjonsmidler (Setlow 2006). Sporen består av bakteriens DNA og deler av dens cytoplasma, omgitt av en svært hardfør cellevegg (Figur 5.1).
Dannelse av sporer gjør at bakterier kan ligge i hvile i lange perioder før de våkner til liv igjen. Det er hevdet at en million år gamle sporer kan vekkes til liv. Strukturen til sporene er svært forskjellig fra selve cellen. Sporenes resistens mot ytre påvirkning kan forklares med dens unike struktur. Den ytterste proteinkappen gjør sporen resistent mot kjemiske og enzymatiske forbindelser. Under denne kappen ligger et nytt, tykt peptidoglykanlag som kalles cortex. Riktig dannelse av cortex er nødvendig for at sporekjernen skal dehydreres tilstrekkelig. Dehydreringen gjør at sporen tåler høge temperaturer. Under cortex ligger et peptidoglykanlag som er opphavet til ny cellevegg etter at sporen har germinert. Den indre membranen er en permeabel barriere mot potensielle skadelige kjemikalier. Kjernen av sporen er ekstremt dehydrert, og inneholder cellens DNA, ribosomer og store mengder dipicolinsyre. Dipicolinsyre kan omfatte opp til 10 % av sporens tørrvekt og finnes ikke i vegetative celler. Små, syreløslige proteiner (SASPs) er sporespesifikke proteiner som
Forfatter. Bioforsk Rapport vol. X nr. YY 200Z 13
bindes til DNA og gjør dette motstandsdyktig mot UV-lys og skadende kjemikalier. Tabell 5.1 viser oversikt over generelle ulikheter mellom vegetative celler og sporer.
Tabell 5.1 Karaktertrekk ved henholdsvis vegetative bakterieceller og sporer (Madigan et al. 2003).
Karakteristikk Vegetative celler Sporer
Struktur Typisk gram-positiv celle og
noen få gram-negative celler Tykt lag, sporekåpe, exosporium
Kalsiuminnhold Låg Høg
Dipicolinsyre Inneholder ikke Inneholder
Enzymaktivitet Høg Låg
Metabolisme (O2 opptak) Høg Låg eller ingen
Syntetisering av
makromolekyler Tilstede Ingen
mRNA Tilstede Låg eller ingen
Resistens mot varme Låg Høg
Resistens mot radioaktivitet Låg Høg
Resistens mot kjemikalier
(f.eks H2O2) og syrer Låg Høg
Mulighet for farging Mulig Kun ved spesielle teknikker
Innhold av vann Høg, 70-80% Låg, 10-25% i kjernen
pH i cytoplasma Omtrent pH 7 Omtrent pH 5,5-6 (kjerne)
5.1.1 Sporulering
En spore dannes inne i morcellen i en prosess som kalles sporulering. Hvordan selve sporuleringsprosessen foregår er kun delvis kjent. Som eksempel på hvordan en spore dannes bruker vi Bacillus (Figur 5.2). Hos Bacillus vil mangel på næring føre til fosforylering av et nøkkel-regulatorprotein, Spo0A, som igjen fører til en
asymetrisk celledeling med dannelse av en liten forspore og en større morcelle (stadium II, Fig.2). Forsporen omsluttes av morcellens plasmamembran (stadium III), etterfulgt av syntese av cellevegg og cortex, dehydrering av sporekjernen og opptak av dipicolinsyre som blir syntetisert i morcellen under sporulering (stadium IV). Til slutt blir sporen dekket av en kompleks proteinkappe (stadium V) (Piggot &
Hilbert 2004). Sporuleringsprosessene hos klostridier er ikke like godt kjent som for
baciller, men også der antas Spo0A å være et nøkkelprotein (Steiner 2011).
14
Figur 5.2. Sporuleringssyklus hos B. subtilus (Juodeikiene et al. 2012)
De viktigste grunnene til sporulering hos Bacillus er høg celletetthet og dårlig tilgang på næring. Når cellemassen i en kultur økes, skilles det ut små peptider som akkumuleres ekstracellulært. Når disse peptidene når en kritisk konsentrasjon, bindes de til overflate- reseptorer som overfører fosfat fra ATP til Spo0A, som derved aktiverer sporulering. Det har lenge vært kjent at sporulering induseres av begrensing av næring og at karbonkilder, nitrogen og forsfor er de begrensende substratene. Konsentrasjon av aminosyrene valin, leucin, isoleucin og GTP sier noe om næringstilgang for bakteriecellen. Ved begrenset
De viktigste grunnene til sporulering hos Bacillus er høg celletetthet og dårlig tilgang på næring. Når cellemassen i en kultur økes, skilles det ut små peptider som akkumuleres ekstracellulært. Når disse peptidene når en kritisk konsentrasjon, bindes de til overflate- reseptorer som overfører fosfat fra ATP til Spo0A, som derved aktiverer sporulering. Det har lenge vært kjent at sporulering induseres av begrensing av næring og at karbonkilder, nitrogen og forsfor er de begrensende substratene. Konsentrasjon av aminosyrene valin, leucin, isoleucin og GTP sier noe om næringstilgang for bakteriecellen. Ved begrenset